Aydınlatmanın Devrimi – LED

          Bilgisayarlar, el fenerleri, cep telefonları, televizyonlar, oyuncaklar, hesap makineleri hatta kol saatine kadar ve bir çok elektronik cihazlarda hayatımızda olan “Light Emitting Diode” yani LED teknolojisi kullanılmaktadır. LED’lerin ortama yaydığı ışığın frekansı, görünür ışık bölgesine denk düşer. Bununla birlikte gözle görülemeyen frekansta ışık yayan kızılötesi (infrared,IR) veya morötesi (ultraviole,UV) LED’ler de vardır. Buna en yakın örnek olarak televizyonlarımızın uzaktan kumandalarıdır.

          Son zamanlarda LED’ ler, akkor ve floresan ampuller gibi uzun yıllardır geleneksel olarak kullandığımız aydınlatmaların yerine kullanılabilecek bir noktaya ulaşmıştır. LED’ lerin yararlarını araştırmadan önce kısaca tarihçesine ve nasıl yapıldığına göz atalım. İlk olarak 1907’de H.J. Round tarafından Marconi Laboratuvarlarında icat edildi ve birkaç yıl boyunca pratik bir kullanımı alanı bulunamadı. Texas Enstrümanların’ dan Bob Biard ve Gary Pittman 1961 yılında infrared LED için patent aldılar. 1962 yılında ilk kırmızı veya görülebilir spektrum General Elektrik’te çalışan bir bilim adamı olan Nick Holonyak Jr tarafından keşfedildi.  Bu ona “LED’ lerin babası” ünvanını kazandırdı ve onun bir öğrencisi, M. George Craford, ilk sarı LED’i 1972’de icat etti. İlk mavi LED Shuji Nakamura tarafından geliştirilmiştir. Yüksek parlaklığıyla bilinir. Sonra 1995’te, Alberto Barbieri ilk beyaz LED’ i gözler önüne serdi. Tabi ki LED’ ler sadece gelişmiyor, aynı zamanda daha verimli hale getiriliyordu.

          Uzun yıllar boyunca üzerinde çalışılmış ve daha iyi olmaları için değiştirilip yükseltilmiş olduklarını söyleyebilirsiniz. LED’ler şimdi yaklaşık yüz yıldır aramızda. LED P-N jonksiyonlu bir yarıiletken olup iletim yönünde kutuplandığı takdirde ışık yayacak şekilde tasarlanmıştır. Bu ışık; kırmızı, yeşil, sarı, ya da kızıl ötesi gibi çeşitli, renklerde olabilir. Normal diyot da olduğu gibi Led’ de de küçük değerde bir eşik gerilimi vardır. Bu eşik gerilimi aşıldığında jonksiyonun direnci düşer ve akım iletmeye başlar. LED’lerin devrelerde kullanımında bu akım bir dirençle sınırlandırılmalıdır. LED’in yaydığı ışık miktarı üzerinden geçen akıma bağlıdır. Bu akım bir doğru akım ya da darbeli akım olabilir. Genelde günümüzde LED’ler darbeli rejimde çalıştırılmaktadır. Bunun nedeni darbeli rejimde istenen ışık şiddeti elde edilmektedir. İletim yönünde bir akım uygulandığında LED hemen ışık verir. LED’lerin elektriksel ve ışık verme özellikleri P-N geçidinin ileri yönde ve tıkama yönünde bir gerilimle sürülmesi halinde elektronların rekombinasyon olayına dayanır. LED’lerin çalışması elektrik enerjisinin optik ışığa dönüştürülmesi ilkesine dayanır. LED’den yayılan ışığın spektrumu elektromagnetik spektrumun görünen ve kızıl ötesi bölgelerinde yer alır. LED’ler iletim yönünde kutuplandığında elektromagnetik ışıma yapan yarı iletkenler’ dir. Bu ışımanın dalga boyu kullanılan malzemeye ve katkı maddelerine bağlıdır.

LED’ lerin Avantajları;

Verimlilik: LED’ler akkor ve floresan ampullere göre Watt başına daha fazla ışık üretebilir. Bu LED’ler her yeni nesil ile geliştirmektedir.

Renk: LED’ler geleneksel aydınlatma yöntemleri gerektiren renk filtreleri kullanımı olmadan amaçlanan ışık rengi yayabilir.

Boyut: LED (2 mm’den küçük) çok küçük olabilir ve kolayca baskılı devre kartları üzerine monte edilebilir.  Bu sayede çok küçük armatürlerin tasarlanılmasına olanak sağlar.

Zaman: LED’ler çok hızlı yanar. LED’ler, yeniden başlatmadan önce uzun bir süre gerektiren floresan lambalar veya HID lambaların aksine, sık açma-kapama yapılabilen uygulamalarda kullanım için idealdir.

Ömrü: LED’ler nispeten uzun kullanım ömrüne sahip olabilir. Tahminen ve LED özelliklerine bağlı olarak 35.000 – 50.000 saat ömrü olabilir. Floresan tüpler genellikle yaklaşık 1.000 – 2.000 saat ve akkor ampullerde 10.000 – 15.000 saat ve ile derecelendirilir.

Şok Direnci: LED’ ler, katı hal bileşenleri olan, kırılgan floresan ve akkor ampuller aksine, dış mukavemeti kuvvetlidir.

Odaklama: Akkor ve floresan lambalar genellikle ışığı toplamak ve kullanılabilir bir şekilde yönlendirmek için harici bir reflektör gerektirir. LED’lerin paketleri odaklanmak için tasarlanmış bir şekilde imalat olabilir.

Çevre: LED’ler floresan lambalar aksine, cıva içermez.

Hayatımızdaki Önemi;

Yüksek güçlü LED ışık kaynakları son derece verimlidir; konvansiyonel akkor ampuller ve sodyum lambalarına kıyasla yüzde 50 ila 80, enerji tasarruflu lambalara kıyasla yüzde 10 ila 20 daha fazla tasarruf sağlıyor. Uzun kullanım ömürlerine bağlı olarak, LED’ler sürekli hizmet kesintisinin önlenmesine, hasar ve değiştirme gerekliliğinin ortadan kalkmasına yardımcı oluyor ve bakımla ilgili olarak olağanüstü tasarruf sağlıyor.  LED teknolojisi, iç ve dış mekan kullanımlarına yönelik aydınlatma otomasyon sistemlerinde diğer tüm lamba türlerinden çok daha üstün ve pratik bir teknoloji sunuyor. Günümüzde üretilen LED’ lerin bir türü olan Power LED, MH (Metal Halide), Civa ve Sodyum buharlı ampullerin’ de yerlerini hızla almakta. Yüksek güce sahip projektörler artık LED projektör olarak piyasaya sunulmaktadır. Bu sayede futbol sahaları, köprüler, yüksek katlı kuleler, yol aydınlatmaları, park ve bahçe aydınlatmaları yakın bir gelecek de yerini tamamen LED projektörlere bırakacaktır.

Bir sonraki yazımızda, PIC mikroişlemciler ve HEX renk kodları ile  ( CCS C ) RGB LED kontrol ünitesi yazılımı ve  devresini inceleyeceğiz. Örnek olarak videoyu izleyebilirsiniz.